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2024年4月27日发(作者：hwnd)
synchrnoized和reentrantlock的底层实现及
重入的底层原理
Java中的并发编程是一项重要且复杂的任务，因此底层实现和原理
的了解至关重要。本文将探讨两种常用的并发控制机制——
synchronized和ReentrantLock的底层实现及其重入的底层原理。
一、synchronized的底层实现及重入的底层原理
synchronized是Java中最常用的同步机制之一，它通过锁来实现线
程间的同步。在底层实现上，synchronized使用的是一种基于对象监视
器的实现方式。当线程进入一个被synchronized修饰的代码块时，它会
首先尝试获取对象的锁。如果锁被其他线程持有，则当前线程会被阻
塞，直到获得锁为止。
在Java的对象头中，有一个记录对象锁状态的标志位。当一个线程
进入synchronized代码块时，它会尝试获取对象的锁并将标志位置为
“锁定”状态。此时，该线程就成为了锁的拥有者。当该线程再次进入
同一个synchronized代码块时，它会发现自己已经拥有了锁，因此不需
要再次竞争锁，而是直接执行代码。这种机制称为重入。
重入是synchronized的一个重要特性，也是其实现线程安全的关键
之一。当一个线程持有锁时，它可以重复地进入由该锁保护的所有代
码块，而不会被锁阻塞。在代码执行完毕后，线程会释放锁，并将对
象锁状态标志位恢复为“未锁定”状态，以便其他线程可以继续竞争锁。
二、ReentrantLock的底层实现及重入的底层原理
ReentrantLock是Java提供的另一种同步机制，它更加灵活和功能
强大，可以替代synchronized实现更复杂的同步需求。在底层实现上，
ReentrantLock使用的是一种基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）
的实现方式。
AQS是Java提供的一个用于构建锁和同步器的框架，
ReentrantLock就是基于这个框架来实现的。AQS使用一个FIFO队列
来管理等待锁的线程，并使用CAS（Compare and Swap）操作来实现
对锁状态的原子更新。
ReentrantLock和synchronized的一个重要区别在于，ReentrantLock
提供了可重入性的灵活性。当一个线程使用ReentrantLock时，它可以
在多个代码块中重复地获取和释放锁，而不会被阻塞。这是因为
ReentrantLock使用一个计数器来记录重入的次数，只有当计数器为零
时，锁才会被释放。
三、synchronized和ReentrantLock的比较
1. 性能方面：在性能上，ReentrantLock通常比synchronized更快一
些。这是因为ReentrantLock使用了CAS操作，而synchronized使用了
更重量级的互斥量。
2. 功能方面：ReentrantLock比synchronized提供了一些更高级的功
能，例如可中断的获取锁、公平锁和锁的分离等。
3. 使用场景：在大多数情况下，推荐使用synchronized，因为它简
单易用，并且在竞争不激烈的情况下性能表现良好。而ReentrantLock
适用于一些特殊的场景，例如需要更好的控制锁的获取和释放、可中
断的锁等。
四、总结
本文对synchronized和ReentrantLock的底层实现及重入的底层原理
进行了详细介绍。synchronized通过对象监视器实现锁的获取和释放，
并且支持重入。ReentrantLock则基于AQS框架实现了更为灵活和功能
强大的同步机制。两者在性能、功能和使用场景上存在一些差异，开
发人员可以根据具体需求进行选择。
了解并掌握synchronized和ReentrantLock的底层实现及重入的底层
原理，有助于我们更好地理解Java并发编程的机制和原理，提高多线
程编程的能力和效率。
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